Bizi insan olmayan primatlardan, yaşayan en yakın akrabalarımızdan ayıran şey nedir? Bilimsel olarak konuşursak, en büyük farklılaştırıcılardan biri, çok daha büyük beyinlerimizin büyüklüğüdür – ve şimdi, bu rakipsiz büyümenin arkasında önemli bir sır bulduk.
Bilim adamları, farklı beyin organoid türlerini (kök hücrelerden üretilen minyatür beyin dokusu kütleleri) karşılaştıran yeni bir araştırmada, insan, goril ve şempanze beyin dokusu arasındaki nöral kök hücre gelişiminde önemli bir gelişimsel fark buldular.
Nöral kök hücreler (nöroepitelyal hücreler olarak da adlandırılır), merkezi sinir sistemini oluşturan nöronlara ve glial hücrelere yol açan bir multipotent kök hücre biçimidir. Ancak yeni araştırmalar, bu geçişin erken beyin gelişimi sırasında meydana gelme şeklinin tüm primatlarda aynı olmadığını gösteriyor.
Nöral kök hücreler belirli beyin hücre tiplerine geçerken şekillerini değiştirirler ve bu da bölünme ve sonunda nöron oluşturma oranlarını etkiler. Farelerde, bu tür bir şekil değişikliğinin sadece birkaç saat içinde gerçekleştiği ve sonuçta hayvanların ürettiği beyin hücrelerinin miktarını sınırladığı biliniyordu.
Üstte: İnsanlarda (solda) maymunlara (sağda) kıyasla farklı, daha az değişmiş bir şekle sahip olan beş günde nöral kök hücreler.
Şimdi, Birleşik Krallık Tıbbi Araştırma Konseyi’nin Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’ndan (LMB) bilim adamları, sürecin primatlarda önemli ölçüde daha uzun sürdüğünü ve aslında birkaç gün sürdüğünü gösterdi. Goriller ve şempanzeler için, gecikmiş şekil değişimi onlara yeni nöronlar üretmeye devam etmeleri için yaklaşık beş gün verir.
İnsan nöroepitelyal hücrelerinin geçişi daha da uzun sürüyor – bir hafta bile, nörojenez süreçlerinin daha uzun süre çalışmasını sağlıyor, bu da daha fazla beyin hücresi, daha fazla beyin dokusu ve sonuçta daha büyük beyinler (veya burada görüldüğü gibi, daha büyük organoidler oturuyor) bir tabakta).
LMB gelişim biyoloğu ve baş araştırmacı Madeline Lancaster, “Erken beyindeki hücrelerin şeklindeki gecikmiş bir değişikliğin, gelişimin seyrini değiştirmek için yeterli olduğunu ve yapılan nöronların sayısını belirlemeye yardımcı olduğunu bulduk,” diye açıklıyor.
“Hücre şeklindeki nispeten basit bir evrimsel değişikliğin beyin evriminde büyük sonuçlara yol açması dikkat çekicidir.”
Ancak, organoidlerin analizi, geçişteki farklılığın belirlenmesine ek olarak, gelişimsel değişiklikleri mümkün kılan şeyi de ortaya çıkarmıştır.
Araştırmacılara göre, ZEB2 adlı bir gen, süreci düzenlemede merkezi bir rol oynar ve nöral kök hücrelerin şeklini değiştirmesini ve etkili bir şekilde daha erken olgunlaşmasını sağlar, bu da sonunda nöronlara dönüşen progenitör hücreler haline gelmeden önce çoğalabilecekleri süreyi kısaltır. .
Yukarıda: Beş haftalık insan beyin organoidleri, goril ve şempanze organoidlerinden önemli ölçüde daha büyüktür (sırasıyla soldan sağa).
Sadece bu değil, aynı zamanda ZEB2 ekspresyon dinamiklerinin manipüle edildiği deneylerde, araştırmacılar organoidlerin de manipüle edilebileceğini gösterdiler – gen geliştirildiğinde insan beyni organoidleri küçülüyor ve bir goril organoid insan beyninin hacmine daha çok benziyor. ZEB2 inhibe edildiğinde doku.
Araştırmacılar, organoid dokunun asla gerçek hayvan organlarının mükemmel bir temsili olmadığını vurguluyor, bu nedenle ZEB2 aktivitesi ve hareketsizliğin gerçek insan veya insan olmayan primat beyinlerinde tam olarak aynı şekilde işleyeceği sonucuna varamayız.
Bununla birlikte, araştırmacılar bunun, insanlar ve diğer büyük maymunlar arasındaki beyin boyutundaki farkın büyük bir kısmına neyin sebep olabileceğine dair büyük bir ipucu olduğunu söylüyorlar – ve transgenik farelerle deneyler veya maymun embriyolarının görüntülenmesi de dahil olmak üzere gelecekteki çalışmalar, daha da fazla ışık tutabilir. .
Lancaster, “Bu, bizi yaşayan en yakın akrabalarımız olan diğer büyük maymunlardan ayıran gelişmekte olan insan beyninin neyin farklı olduğuna dair ilk içgörü sağlıyor,” diyor.
“Hatırlayabildiğim kadarıyla ilgilendiğim sorular hakkında gerçekten temel bir şeyler öğrendiğimizi hissediyorum – bizi insan yapan nedir?”
Bulgular şu şekilde rapor edilmektedir: Hücre.
.